CN115452339A - 一种温控式电动螺旋桨测试系统及测试方法 - Google Patents

一种温控式电动螺旋桨测试系统及测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及螺旋桨测试领域，具体公开了一种温控式电动螺旋桨测试系统及测试方法，所述测试系统包括测试模块、支撑组件和运动装置；所述测试模块包括测试平台和设置在测试平台上的测试组件；所述测试组件包括电机安装座、螺旋桨、转速传感器、扭矩传感器、电机和温控箱；所述支撑组件包括机架，所述机架的中心轴线上设置有旋转轴；所述测试平台通过旋转轴整体铰接在机架上，测试平台在运动装置的带动下可以绕旋转轴上下摆动。本发明通过转速传感器、S型拉力传感器和扭矩传感器与运动装置的结合，可以将不同温度下电机驱动螺旋桨在不同位姿下产生的推拉力和扭矩进行准确测量，提高测量的真实性和准确性，结构简单，高效准确。

Description

一种温控式电动螺旋桨测试系统及测试方法
技术领域
本发明涉及螺旋桨测试技术领域，具体涉及一种温控式电动螺旋桨测试系统及测试方法。
背景技术
电驱动螺旋桨推进系统是指通过电机驱动带动螺旋桨转动，进而产生拉力和升力，带动机身飞行。螺旋桨的性能是飞机在设计制造过程中重要的部分，在飞机投入使用前，需要对螺旋桨和驱动电动机进行性能测试，测试数据对于电动飞机的设计具有重要作用，但由于飞机在飞行过程中复杂的飞行环境和工况，难以直接对其参数进行测量。
在目前国内外对螺旋桨性能测试主要采用台架测试系统，在测试时，忽略飞行过程中温度的变化缺乏在不同温度下螺旋桨产生拉力和转速变化，飞机在飞行过程中飞行位姿变化多样，现有的测试台架只能测试飞机在垂直方向飞行的动力参数，测试数据不全面，难以全面反映出飞机在飞行过程中的各项性能参数，为了准确测量出飞机在飞行过程中的各项性能指标，设计一种电机温度可控，螺旋桨位姿可调节的电动螺旋桨测试台架。能准确反应螺旋桨真实的运动参数，且结构简单，高效准确。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种温控式电动螺旋桨测试系统及测试方法，将电机安转在温控箱内，可以模拟飞机在不同飞行高度下电机的工作温度的变化，通过转速传感器、拉力传感器和扭矩传感器与运动装置的结合，解决电动机在不同温度下驱动螺旋桨以及螺旋桨在不同飞行位姿下产生的拉力和扭矩的变化，解决了上述背景技术中提到的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种温控式电动螺旋桨测试系统，所述测试系统包括测试模块、支撑组件和运动装置；所述测试模块包括测试平台和设置在测试平台上的测试组件；所述测试组件包括电机安装座、螺旋桨、转速传感器、扭矩传感器、电机和温控箱；所述支撑组件包括机架，所述机架的中心轴线上设置有旋转轴；所述测试平台通过旋转轴整体铰接在机架上，测试平台在运动装置的带动下可以绕旋转轴上下摆动。
优选的，所述的测试平台上固定安装有导轨，所述电机安装座通过滑块滑动设置在导轨上，并可沿导轨做往复运动。
优选的，所述的电机安装座上固定安装温控箱，电机安装在温控箱内；所述温控箱温度可控，可模拟飞机在不同飞行高度时电机工作的温度环境；
所述的电机安装座上固定的设置有两个轴承座，所述电机的电机传动轴在轴承座的支撑下延伸；所述螺旋桨固定安装在电机传动轴端部，所述扭矩传感器固定安装在两个轴承座之间，用于检测飞行位姿中螺旋桨产生的扭矩。
优选的，所述的测试平台前端固定安装有螺旋桨保护罩，用于避免螺旋桨在转动过程中碰撞到机架造成安全事故；在靠近螺旋桨保护罩的电机传动轴端部轴孔处设置有转速传感器，用于检测飞行位姿中螺旋桨的转速。
优选的，所述的测试平台后端设置有拉力支架，推拉力转换器的中部铰接在拉力支架上，S型拉力传感器固定安装在测试平台的尾部；所述推拉力转换器的上端通过拉力杆与电机安装座连接，所述推拉力转换器的下端与S型拉力传感器连接。
优选的，所述运动装置包括拉杆、偏心轮和电动马达；所述电动马达固定安装在机架上，所述偏心轮安装在电动马达上；所述拉杆的一端与偏心轮铰接，另一端与设置在测试平台上的凸台铰接，通过偏心轮的驱动，测试平台随旋转轴绕机架上下摆动。
优选的，所述机架底部设置有固定板，所述固定板上对称分布有若干的地钉孔，通过地钉孔将机架固定在地面上。
另外，为实现上述目的，本发明还提供如下技术方案：一种温控式电动螺旋桨测试系统的测试方法，所述测试方法包括如下步骤：
S1、通过温控箱调节温度，模拟飞机在不同飞行高度时电机的工作温度环境；
S2、启动电机，电机传动轴带动螺旋桨开始转动，通过安装在电机传动轴上的转速传感器测量螺旋桨的转速，通过固定安装在轴承座之间的扭矩传感器测量飞行位姿中螺旋桨产生的扭矩；
S3、螺旋桨转动时产生的拉力带动电机安装座通过滑块沿导轨运动，电机安装座通过拉力杆带动推拉力转换器的上部移动进而驱动推拉力转换器绕铰接点转动，推拉力转换器下端与S型拉力传感器连接，将螺旋桨转动时产生的拉力转换为推力，并通过S型拉力传感器进行测量；
S4、启动运动装置中的电动马达，电动马达带动偏心轮开始工作，通过偏心轮的驱动，测试平台随旋转轴绕机架上下摆动，模拟飞机在实际飞行过程中的仰冲和俯冲；
S5、通过与转速传感器、扭矩传感器、S型拉力传感器的耦合，全面准确的测量出在不同温度、不同倾角下电机和螺旋桨的运动参数。
优选的，所述测试方过程中通过固定板上的地钉孔将机架固定在地面上，避免由于机架在移动过程中产生的摩擦力和位移影响测量参数数据。
本发明的有益效果是：本发明通过对温控箱的设置，可模拟飞机在实际飞行过程中由于飞行高度引起温度的变化，将电安装在在温控箱内，可提供不同的温度环境，并将测试平台通过运动装置驱动进行摆动，模拟飞机在飞行过程中的不同位姿。通过与转速传感器、扭矩传感器、S型拉力传感器耦合，可全面准确的测量出在不同温度、倾角下的电机和螺旋桨相关运动参数(不同飞行位姿下产生的拉力和扭矩的变化)，结构简单，高效准确。
附图说明
图1为本发明温控式电动螺旋桨测试系统的整体结构示意图；
图2为本发明测试平台结构示意图；
图3为本发明机架运动装置机构示意图；
图4为本发明测试平台放大结构示意图；
图中，1-固定板，2-机架，3-螺旋桨保护罩，4-测试平台，41-导轨，42-滑块，43-电机安装座，44-电机传动轴，45-螺旋桨，46-转速传感器，47-扭矩传感器，48-轴承座，49-电机，410-温控箱，411-拉力杆，412-推拉力转换器，413- 拉力支架，414-S型拉力传感器，415-旋转轴，416-凸台，5-运动装置，51-拉杆，52-偏心轮，53-电动马达，6-地钉孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-图4，本发明提供一种技术方案：一种温控式电动螺旋桨测试系统，如图1所示，所述测试系统包括测试模块、支撑组件和运动装置5；所述测试模块包括测试平台4和设置在测试平台上的测试组件；所述测试组件包括电机安装座43、螺旋桨45、转速传感器46、扭矩传感器47、电机49和温控箱410；所述支撑组件包括机架2，所述机架2的中心轴线上设置有旋转轴415；所述测试平台4通过旋转轴整体铰接在机架上，测试平台在运动装置5的带动下可以绕旋转轴415上下摆动。测试平台耦合扭矩传动部、推拉力传动部，可测试不同温度下、不同飞行位姿中产生的扭矩和拉力。
进一步的，如图4所示，电机安装座43上固定安装温控箱410，电机49安装在温控箱内；所述温控箱温度可控，可模拟飞机在不同飞行高度时电机工作的温度环境。
进一步的，如图4所示，两个轴承座48固定在电机安装座43上，电机的电机传动轴44在轴承座48的支撑下向外延伸，电机传动轴端部安装螺旋桨45，通过电机传动轴44带动螺旋桨45转动，扭矩传感器47固定安装在两个轴承座之间，用于检测飞行位姿中螺旋桨产生的扭矩。
如图2和图4所示，测试平台4上固定安装有导轨41，所述电机安装座43 通过滑块42滑动设置在导轨41上，温控箱410、电机49和电机安装座43三者固定为一体，并可沿导轨做往复运动。
进一步的，测试平台4前端固定安装有螺旋桨保护罩3，用于避免螺旋桨在转动过程中碰撞到机架造成安全事故，在测试过程中随着测试平台4一起转动，保护螺旋桨45在安全运行；在靠近螺旋桨保护罩3的电机传动轴端部轴孔处设置有转速传感器46，用于检测飞行位姿中螺旋桨的转速。
进一步的，如图2所示，所述的测试平台4后端设置有拉力支架413，推拉力转换器412的中部铰接在拉力支架上，S型拉力传感器414固定安装在测试平台4的尾部；所述推拉力转换器412的上端通过拉力杆411与电机安装座43连接，所述推拉力转换器的下端与S型拉力传感器414连接。
螺旋桨45转动时产生的拉力带动电机安装座43通过滑块42沿导轨41运动，电机安装座43通过拉力杆411带动推拉力转换器412的上部移动进而驱动推拉力转换器绕铰接点转动，下端与S型拉力传感器接触，将螺旋桨45转动时产生的拉力转换为推力进行测量。测量过程中可将拉力和推力平衡保持测试平台处于静止状态，可避免由于机架在移动过程中产生的摩擦力和位移影响测量数据。
进一步的，如图3所示，运动装置5包括拉杆51、偏心轮52和电动马达 53；所述电动马达固定安装在机架上，所述偏心轮安装在电动马达上；所述拉杆 51的一端与偏心轮铰接，另一端与设置在测试平台上的凸台416铰接，通过偏心轮的驱动，测试平台随旋转轴绕机架上下摆动。模拟飞机在实际飞行过程中的仰冲和俯冲，可测量出飞机在不同迎角下的拉力和扭矩。
进一步的，如图1所示，机架2底部设置有固定板1，所述固定板1上对称分布有若干的地钉孔6，通过地钉孔将机架固定在地面上。
本发明所述的温控式电动螺旋桨测试平台，将电机安转在温控箱内，可以模拟飞机在不同飞行高度下电机的工作温度的变化，通过转速传感器、拉力传感器和扭矩传感器与运动装置的结合，可以将不同温度下电机驱动螺旋桨在不同位姿下产生的推拉力和扭矩进行准确测量，提高测量的真实性和准确性。
实施例2
一种温控式电动螺旋桨测试系统的测试方法，包括如下步骤：
S1、通过温控箱410调节温度，模拟飞机在不同飞行高度时电机的工作温度环境；
S2、启动电机49，电机传动轴44带动螺旋桨45开始转动，通过安装在电机传动轴上的转速传感器46测量螺旋桨的转速，通过固定安装在轴承座之间的扭矩传感器47测量飞行位姿中螺旋桨产生的扭矩；
S3、螺旋桨45转动时产生的拉力带动电机安装座43通过滑块沿导轨运动，电机安装座通过拉力杆411带动推拉力转换器412的上部移动进而驱动推拉力转换器绕铰接点转动，推拉力转换器下端与S型拉力传感器414连接，将螺旋桨转动时产生的拉力转换为推力，并通过S型拉力传感器进行测量；
S4、启动运动装置5中的电动马达53，电动马达带动偏心轮开始工作，通过偏心轮的驱动，测试平台随旋转轴绕机架上下摆动，模拟飞机在实际飞行过程中的仰冲和俯冲；
S5、通过与转速传感器46、扭矩传感器47、S型拉力传感器414的耦合，全面准确的测量出在不同温度、不同倾角下电机和螺旋桨的运动参数。
进一步的，所述测试方过程中通过固定板1上的地钉孔6将机架固定在地面上，避免由于机架2在移动过程中产生的摩擦力和位移影响测量参数数据。
通过上述测试方法，克服了现有的测试台架只能测试飞机在垂直方向飞行的动力参数，测试数据不全面，难以全面反映出飞机在飞行过程中的各项性能参数，也克服了飞行过程中温度的变化缺乏在不同温度下螺旋桨产生拉力和转速变化，通过本发明能准确测试不同温度下、不同飞行位姿中产生的扭矩和拉力，能准确反应螺旋桨真实的运动参数，结构简单，高效准确。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种温控式电动螺旋桨测试系统，其特征在于，所述测试系统包括测试模块、支撑组件和运动装置(5)；所述测试模块包括测试平台(4)和设置在测试平台上的测试组件；所述测试组件包括电机安装座(43)、螺旋桨(45)、转速传感器(46)、扭矩传感器(47)、电机(49)和温控箱(410)；所述支撑组件包括机架(2)，所述机架(2)的中心轴线上设置有旋转轴(415)；所述测试平台(4)通过旋转轴整体铰接在机架上，测试平台在运动装置(5)的带动下可以绕旋转轴(415)上下摆动。
2.根据权利要求1所述的温控式电动螺旋桨测试系统，其特征在于：所述的测试平台(4)上固定安装有导轨(41)，所述电机安装座(43)通过滑块(42)滑动设置在导轨(41)上，并可沿导轨做往复运动。
3.根据权利要求1或2所述的温控式电动螺旋桨测试系统，其特征在于：所述的电机安装座(43)上固定安装温控箱(410)，电机(49)安装在温控箱内；所述温控箱温度可控，可模拟飞机在不同飞行高度时电机工作的温度环境；
所述的电机安装座(43)上固定的设置有两个轴承座(48)，所述电机(49)的电机传动轴(44)在轴承座(48)的支撑下延伸；所述螺旋桨(45)固定安装在电机传动轴端部，所述扭矩传感器(47)固定安装在两个轴承座之间，用于检测飞行位姿中螺旋桨产生的扭矩。
4.根据权利要求1所述的温控式电动螺旋桨测试系统，其特征在于：所述的测试平台(4)前端固定安装有螺旋桨保护罩(3)，用于避免螺旋桨在转动过程中碰撞到机架造成安全事故；在靠近螺旋桨保护罩(3)的电机传动轴端部轴孔处设置有转速传感器(46)，用于检测飞行位姿中螺旋桨的转速。
5.根据权利要求1或4所述的温控式电动螺旋桨测试系统，其特征在于：所述的测试平台(4)后端设置有拉力支架(413)，推拉力转换器(412)的中部铰接在拉力支架上，S型拉力传感器(414)固定安装在测试平台(4)的尾部；所述推拉力转换器(412)的上端通过拉力杆(411)与电机安装座(43)连接，所述推拉力转换器的下端与S型拉力传感器(414)连接。
6.根据权利要求1所述的温控式电动螺旋桨测试系统，其特征在于：所述运动装置(5)包括拉杆(51)、偏心轮(52)和电动马达(53)；所述电动马达固定安装在机架上，所述偏心轮安装在电动马达上；所述拉杆(51)的一端与偏心轮铰接，另一端与设置在测试平台上的凸台(416)铰接，通过偏心轮的驱动，测试平台随旋转轴绕机架上下摆动。
7.根据权利要求1所述的温控式电动螺旋桨测试系统，其特征在于：所述机架(2)底部设置有固定板(1)，所述固定板(1)上对称分布有若干的地钉孔(6)，通过地钉孔将机架固定在地面上。
8.一种根据权利要求1～7中任一项所述温控式电动螺旋桨测试系统的测试方法，其特征在于：所述测试方法包括如下步骤：
S1、通过温控箱(410)调节温度，模拟飞机在不同飞行高度时电机的工作温度环境；
S2、启动电机(49)，电机传动轴(44)带动螺旋桨(45)开始转动，通过安装在电机传动轴上的转速传感器(46)测量螺旋桨的转速，通过固定安装在轴承座之间的扭矩传感器(47)测量飞行位姿中螺旋桨产生的扭矩；
S3、螺旋桨(45)转动时产生的拉力带动电机安装座(43)通过滑块沿导轨运动，电机安装座通过拉力杆(411)带动推拉力转换器(412)的上部移动进而驱动推拉力转换器绕铰接点转动，推拉力转换器下端与S型拉力传感器(414)连接，将螺旋桨转动时产生的拉力转换为推力，并通过S型拉力传感器进行测量；
S4、启动运动装置(5)中的电动马达(53)，电动马达带动偏心轮开始工作，通过偏心轮的驱动，测试平台随旋转轴绕机架上下摆动，模拟飞机在实际飞行过程中的仰冲和俯冲；
S5、通过与转速传感器(46)、扭矩传感器(47)、S型拉力传感器(414)的耦合，全面准确的测量出在不同温度、不同倾角下电机和螺旋桨的运动参数。
9.根据权利要求8所述的测试方法，其特征在于：所述测试方过程中通过固定板(1)上的地钉孔(6)将机架固定在地面上，避免由于机架(2)在移动过程中产生的摩擦力和位移影响测量参数数据。
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